JP5478235B2 - 往復動機関 - Google Patents
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Description
前記ピストン中心の動線は、上死点のピストンピン位置を通り且つ、上死点のピストンピン位置とクランク軸中心とを結ぶ直線に対し、下死点から上死点へ向かって反スラスト側に傾き、
前記シリンダライナの構成は、前記ピストン中心の動線の傾きに対応するように、上死点のピストンピン位置とクランク軸中心とを結ぶ直線に対して傾いたものである。
時計回りにクランクを回転させる場合、0<σ<σmax
反時計回りにクランクを回転させる場合、−σmax<σ<0
σmax:限界角度
で設定されることが好ましい。
σmax=Asin((L−R)/(L+R))
L:ピストンピンとクランクピンを結ぶ距離
R:ストローク半径
で設定されることが好ましい。
実施の一例の如く時計回りにクランクを回転させる場合に、0<σ<σmax
σmax:限界角度
で設定されている。
他例(図示せず)の如く反時計回りにクランクを回転させる場合に、−σmax<σ<0
σmax:限界角度
で設定されている。
σmax=Asin((L−R)/(L+R))
であり、
L:ピストンピン4とクランクピン6を結ぶ距離(コンロッド長)
R:ストローク半径(クランク半径)
の条件になるように設定されている。
クランク5の回転に伴ってピストン2の位置の変化を従来のものと比較した。その結果、図3に示す如く実施の形態例のストロークは、従来のものに比べてクランク角度0〜200[deg.]程度の間でストロークが増加し、最大ストロークで3.66[mm]増加した。
クランク5の回転に伴って遥動角の変化を従来のものと比較した。ここで遥動角は、ピストン中心の動線Laと、クランク5(ピストンピン4とクランクピン6を結ぶ直線)とからなる角度であり、その結果を図4に示す。実施の形態例の遥動角は、設定段階で従来のものに比べて10[deg.]傾いていることから、クランク角度が変化する場合であっても従来のものに比べて10〜20[deg.]の差を有して変化した。
クランク5の回転に伴って回転効率の変化を従来のものと比較した。その結果、図5に示す如く実施の形態例の回転効率は、従来のものに比べてクランク角度0〜130[deg.]の間で回転効率が上昇し、クランク角度−120〜0[deg.](240〜360[deg.])の間で回転損失が低減した。ここでクランク角度130〜240[deg.]の間の下死点付近では、回転効率が低減したが、力を受ける上死点に比べて回転効率への影響が少ない。
クランク5の回転に伴って一気筒のクランク回転力の変化を従来のものと比較した。その結果、図6に示す如く実施の形態例の一気筒のクランク回転力は、従来のものに比べてクランク角度90[deg.]近辺で回転力が上昇し、又、従来のものに比べてクランク角度−90[deg.]近辺で回転力損失が低減した。
クランク5の回転に伴って全ての気筒(四気筒)の合成したクランク回転力の変化を従来のものと比較した。その結果、図7に示す如く実施の形態例の全ての気筒(四気筒)を合成したクランク回転力は、従来のものに比べてクランク角度−90[deg.]近辺、90[deg.]近辺、270[deg.]近辺、450[deg.]近辺で回転力が上昇し、行程中央で高効率となった。
続いてピストン中心の動線Laの傾き(シリンダ角度)σを10[deg.]に限定せず、複数の角度に変えて回転効率及び燃費向上率を求めた。又、この場合、又、コンロッド長を181.5[mm]、ストローク半径59[mm]で設定し、内燃機関の駆動条件を2000[rpm]にした。その結果、図8に示す如くピストン中心の動線Laの傾き(シリンダ角度)σが0[deg.]から12.5[deg.]まで回転効率及び燃費向上率が上昇した。又、ピストン中心の動線Laの傾き(シリンダ角度)σが12.5[deg.]から20[deg.]までの範囲で回転効率及び燃費向上率が低下した。ここで回転効率及び燃費向上率の上昇は、ピストン中心の動線Laの傾き(シリンダ角度)σにより高効率となると想定され、回転効率及び燃費向上率の低下は、ピストン側力(サイドフォース)の増加により摩擦力が大きくなったことに基づくと想定される。このことからピストン中心の動線Laの傾き(シリンダ角度)σは0[deg.]から25[deg.]近辺まで回転効率及び燃費向上率の向上を図ることが明らかであり、更に5[deg.]から18[deg.]までは回転効率の向上が3%以上になることが明らかであり、特に12.5[deg.]では回転効率及び燃費向上率の向上が最大になることが明らかである。又、この場合のピストン中心の動線Laの傾き(シリンダ角度)σにおける限界角度σmaxは、式1の構造上の幾何学的な制限から30.6[deg.]となる。
クランク5の回転に伴ってクランク角度と各力(ピストン側力、ピストンピンにかかる力、クランク回転力)の関係を求めた。その結果、図9に示す如くピストン中心の動線Laの傾き(シリンダ角度)σが0[deg.]から90[deg.]まで駆動トルク低減率(回転軸にかかる力)が向上し、−90[deg.]から0[deg.]まで駆動トルク低減率の損失が低減した。
以下、ピストン中心の動線Laの傾き(シリンダ角度)σを10[deg.]に限定せず、複数の角度に変えて駆動トルク低減率を求めると共に、式1により限界角度σmaxを求めた。又、この場合、コンロッド長を120[mm]、ストローク半径30[mm]で設定し、エアコンプレッサの駆動条件を同様に500[rpm]、ロード状態8[kgf/cm2]にした。その結果、図10に示す如くピストン中心の動線Laの傾き(シリンダ角度)σが0[deg.]からσmaxまで駆動トルク低減率が上昇した。ここで駆動トルク低減率が低下しない理由としては、エアコンプレッサは、内燃機関に比べてクランク半径がコンロッド長に対して小さいため、遥動角及びピストン側力が小さく、よってピストン側力の増加による摩擦損失が小さく、駆動トルク低減率が低下しないためと想定される。このことからピストン中心の動線Laの傾き(シリンダ角度)σは0[deg.]から限界角度σmax36.3[deg.]まで駆動トルク低減率が上昇した。
3 コンロッド
4 ピストンピン
5 クランク
6 クランクピン
7 クランク軸中心
8 シリンダライナ
L ピストンピンとクランクピンを結ぶ距離(コンロッド長)
R クランク半径
PTDC 上死点のピストンピン位置
PBDC 下死点のピストンピン位置
σ ピストン中心の動線の傾き
σmax 限界角度
Claims (3)
- ピストンとコンロッドをピストンピンで接続し、前記コンロッドとクランクをクランクピンで接続してシリンダライナ内でピストンを往復動させる往復動機関であって、
前記ピストン中心の動線は、上死点のピストンピン位置を通り且つ、上死点のピストンピン位置とクランク軸中心とを結ぶ直線に対し、下死点から上死点へ向かって反スラスト側に傾き、
前記シリンダライナの構成は、前記ピストン中心の動線の傾きに対応するように、上死点のピストンピン位置とクランク軸中心とを結ぶ直線に対して傾いたことを特徴とする往復動機関。 - 上死点のピストンピン位置とクランク軸中心とを結ぶ直線に対して、ピストン中心の動線の傾きσは、
時計回りにクランクを回転させる場合、0<σ<σmax
反時計回りにクランクを回転させる場合、−σmax<σ<0
σmax:限界角度
で設定されることを特徴とする請求項1に記載の往復動機関。 - ピストン中心の動線の傾きσにおける限界角度σmaxは
σmax=Asin((L−R)/(L+R))
L:ピストンピンとクランクピンを結ぶ距離
R:ストローク半径
で設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の往復動機関。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009288759A JP5478235B2 (ja) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | 往復動機関 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009288759A JP5478235B2 (ja) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | 往復動機関 |
Publications (2)
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---|---|
JP2011127560A JP2011127560A (ja) | 2011-06-30 |
JP5478235B2 true JP5478235B2 (ja) | 2014-04-23 |
Family
ID=44290396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009288759A Expired - Fee Related JP5478235B2 (ja) | 2009-12-21 | 2009-12-21 | 往復動機関 |
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WO2020165991A1 (ja) | 2019-02-14 | 2020-08-20 | 株式会社エイシン技研 | 回転駆動装置及びその制御方法 |
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JP2007100547A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-04-19 | Mazda Motor Corp | 往復動ピストン型火花点火式直噴エンジン |
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JP4442542B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2010-03-31 | マツダ株式会社 | 往復動ピストン型エンジン |
-
2009
- 2009-12-21 JP JP2009288759A patent/JP5478235B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2011127560A (ja) | 2011-06-30 |
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